神經(jīng)生物學(xué)研究常用方法

神經(jīng)生物學(xué)研究的慣用辦法神經(jīng)科學(xué)的發(fā)展與的研究辦法的進(jìn)步親密有關(guān)。總體上，神經(jīng)生物學(xué)的研究辦法有六大類：形態(tài)學(xué)辦法、生理學(xué)辦法、電生理學(xué)辦法、生物化學(xué)辦法、分子生物學(xué)辦法及腦成像技術(shù)。形態(tài)學(xué)辦法神經(jīng)生物學(xué)研究中慣用的形態(tài)學(xué)辦法有束路追蹤、免疫組化和原位雜交，其它尚有受體定位、神經(jīng)系統(tǒng)功效活動(dòng)形態(tài)定位等辦法。束路追蹤法追蹤神經(jīng)元之間的聯(lián)系是神經(jīng)解剖學(xué)研究中的重大目的，它對(duì)研究神經(jīng)元的功效、神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育和成熟都含有重要意義。這種辦法學(xué)的建立始于19世紀(jì)末的逆行和順性潰變（順行潰變指胞體或軸突損傷后的軸突終末的潰變，逆行潰變指去除靶區(qū)之后神經(jīng)元胞體的潰變）研究。20世紀(jì)40年代重要手段是鍍銀染色法，根據(jù)變性纖維的形態(tài)變化來判斷變性纖維。20世紀(jì)50年代發(fā)展了Nanta法，能遏制正常纖維的染色而僅鍍?nèi)境鲎冃岳w維。但該法不易顯示細(xì)纖維，1971年Kristenson等將辣根過氧化物酶（HRP）注入幼鼠的腓腸肌及舌肌成果在脊髓和延腦的對(duì)應(yīng)部分運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元胞體內(nèi)發(fā)現(xiàn)HRP的積累。很快LaVail正式使用HRP作為軸突逆行追蹤，后來遂廣泛應(yīng)用于中樞神經(jīng)系統(tǒng)的研究。HRP可被神經(jīng)末梢、胞體和樹突吸取，軸突損傷部分也可攝入。在胞體內(nèi)，HRP的活性可持續(xù)4~5天，在溶酶體內(nèi)對(duì)聯(lián)苯胺呈陽(yáng)性反映而顯現(xiàn)出來。被標(biāo)記的神經(jīng)元能夠清晰的顯示胞體、樹突及軸突。除了HRP標(biāo)記法，尚有熒光物質(zhì)標(biāo)記法、毒素標(biāo)記法、注射染料等辦法。免疫組織化學(xué)免疫組織化學(xué)術(shù)是應(yīng)用抗原與抗體結(jié)合的免疫學(xué)原理，檢測(cè)細(xì)胞內(nèi)多肽、蛋白質(zhì)及膜表面抗原和受體等大分子物質(zhì)的存在與分布。這種辦法特異性強(qiáng)，敏感度高，進(jìn)展快速，應(yīng)用廣泛，成為生物學(xué)和醫(yī)學(xué)眾多學(xué)科的重要研究手段。近年隨著純化抗原和制備單克隆抗體的廣泛開展以及標(biāo)記技術(shù)不停提高，免疫組織化學(xué)的進(jìn)展更是日新月異，不僅用于許多基本理論的研究，并獲得重大突破，并且也用于疾病的早期快速診療等臨床實(shí)際。組織的多肽和蛋白質(zhì)種類繁多，含有抗原性。分離純化人或動(dòng)物組織某種蛋白質(zhì)，作為抗原注入另一種動(dòng)物體內(nèi)，后者即產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的特異性抗體（免疫球蛋白）。從被免疫動(dòng)物的血清中提取出該抗體，再以熒光素、酶、鐵蛋白或膠體金標(biāo)記，用這種標(biāo)記抗體解決組織切片或細(xì)胞，標(biāo)記抗體即與細(xì)胞的對(duì)應(yīng)蛋白質(zhì)（抗原）發(fā)生特異性結(jié)合。慣用的熒光素是異硫氰酸熒光素（FITC）和四甲基異硫氰酸羅丹明（TRITC），在熒光顯微鏡下可觀察熒光抗體抗原復(fù)合物。慣用的酶是辣根過氧化物酶（horseradishperoxidase,HRP,從辣根菜中提取的），它的底物是3，3'－二氨基、聯(lián)苯胺（DAB）和H2O2,HRP使DAB氧化形成棕黃色產(chǎn)物，可在光鏡和電鏡下觀察。鐵蛋白和膠體金標(biāo)記抗體與抗原的結(jié)合，也可在光鏡和電鏡下觀察。標(biāo)記抗體被檢抗原的結(jié)合方式有兩種。一是直接法，即如上述用標(biāo)記抗體與樣品中的抗原直接結(jié)合。這種辦法操作簡(jiǎn)便，但敏感度不及間接法。間接法是將分離的抗體（第一抗體簡(jiǎn)稱一抗）再作為抗原免疫另一種動(dòng)物，制備該抗體（抗原）的抗體（第二抗體簡(jiǎn)稱二抗），再以標(biāo)記物標(biāo)記二抗。先后以一抗和標(biāo)記二抗解決樣品，最后形成抗原一抗－標(biāo)記二抗復(fù)合物。間接法中的一種抗原分子可通過一抗與多個(gè)標(biāo)記二抗相結(jié)合，因此它的敏感度較高，并且現(xiàn)在國(guó)內(nèi)外都有多個(gè)標(biāo)記二抗商品供應(yīng)，使用方便。間接法中較慣用的是一種稱之為過氧化物酶－抗過氧化物酶復(fù)合物法（peroxidase-antiperoxidasecomplexmethod,PAS法），該法除需一抗和二抗外，還需制備HRP標(biāo)記的抗酶抗體，即以HRP作為抗原免疫動(dòng)物，制成抗HRP抗體，再以HRP標(biāo)記該抗體制成由3個(gè)酶分子與2個(gè)抗酶抗體構(gòu)成的相稱穩(wěn)定的環(huán)形PAP復(fù)合物。標(biāo)本先后以一抗、二抗和PAP復(fù)合物解決后，再以DAB顯色，即可檢測(cè)抗原的分布。此法由于細(xì)胞內(nèi)的抗原通過抗體的層層放大而與多個(gè)酶分子結(jié)合，因此敏感性很強(qiáng)。免疫組織化學(xué)術(shù)近來又有新進(jìn)展，如生物素－親合素等新穎試劑的應(yīng)用，為檢測(cè)微量抗原、受體、抗體開辟了新途徑。生物素（biotin）又稱維生素H，是從卵黃和肝中提取的一種小分子物質(zhì)（分子量244.31）；親合素（avidin）又稱卵白素，是從卵白中提取的一種糖蛋白（分子量68kD）。每個(gè)親合素分子有生物素結(jié)合的4個(gè)位點(diǎn)，兩者可牢固結(jié)合成不可逆的復(fù)合物。生物素－親合素的應(yīng)用大致有三種辦法。①標(biāo)記親合素－生物素法（labelledavidin-biotinmethod,LAB法）：將親合素與標(biāo)記物（HRP）結(jié)合，一種親合素可結(jié)合多個(gè)HRP；將生物素與抗體（一抗與二抗）結(jié)合，一種抗體分子可連接多個(gè)生物素分子，抗體的活性不受影響。細(xì)胞的抗原（或通過一抗）先與生物素化的抗體結(jié)合，繼而將標(biāo)記親合素結(jié)合在抗體的生物素上，如此多層放大提高了檢測(cè)抗原的敏感性。②橋連親合素－生物素法（bridgedavidin-biotinmethod,BAB法）：先使抗原與生物素化的抗體結(jié)合，再以游離親合素將生物素化的抗體與酶標(biāo)生物素搭橋連接，也達(dá)成多層放大效果。③親合素－生物素－過氧化物酶復(fù)合物法（avidin-biotin-peroxidasecomplexmethod,ABC法）；此法是前兩種辦法的改善，即先按一定比例將親合素與酶標(biāo)生物素結(jié)合在一起，形成親合素－生物素－過氧化物酶復(fù)合物（ABC復(fù)合物），標(biāo)本中的抗原先后與一抗、生物素化二抗、ABC復(fù)合物結(jié)合，最后形成晶格樣構(gòu)造的復(fù)合體，其中網(wǎng)絡(luò)了大量酶分子，從而大大提高了檢測(cè)抗原的敏捷度。現(xiàn)有配制現(xiàn)成的ABC藥盒商品供應(yīng)，操作簡(jiǎn)便，是現(xiàn)在廣泛應(yīng)用的一種辦法。原位雜交法（insituhybridization）原位雜交術(shù)是一種核酸分子雜交技術(shù)，它是通過檢測(cè)細(xì)胞內(nèi)mRNA和DNA序列片段，原位研究細(xì)胞合成某種多肽或蛋白質(zhì)的基因體現(xiàn)。其基本原理是根據(jù)兩條單鏈核苷酸互補(bǔ)堿基序列專一配對(duì)的特點(diǎn)，應(yīng)用已知堿基序列并含有標(biāo)記物的RNA或DNA片段即核酸探針（probe），與組織切片或細(xì)胞內(nèi)的待測(cè)核酸（RNA或DNA片段）進(jìn)行雜交，通過標(biāo)記物的顯示，在光鏡或電鏡下觀察目的mRNA或DNA的存在與定位。此項(xiàng)技術(shù)需首先制備某種核酸探針，其種類重要有三種：①運(yùn)用大肝桿菌重組帶有目的基因的質(zhì)粒DNA，制成互補(bǔ)DNA探針(cDNA);②應(yīng)用限制性核酸內(nèi)切酶消化制成線性DNA模板，在體外轉(zhuǎn)錄獲得反義RNA探針(cDNA);③根據(jù)待測(cè)核酸的核苷酸序列，應(yīng)用DNA合成儀合成寡聚核苷酸探針。cRNA和cDNA的慣用標(biāo)記物有32S、32P、3H等放射性核素和熒光素、生物素、地高辛等非放射性物質(zhì)。組織學(xué)應(yīng)用的原位雜交術(shù)重要是染色體原位雜交和細(xì)胞原位雜交。前者是研究遺傳基因、抗原基因、受體基因、癌基因等在染色體上的定位與體現(xiàn)；后者是研究細(xì)胞某種蛋白質(zhì)的基因轉(zhuǎn)錄物mRNA在胞質(zhì)內(nèi)的定位與體現(xiàn)。核酸分子雜交術(shù)有很高的敏感性和特異性，它是免疫細(xì)胞化學(xué)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步從分子水平探討細(xì)胞功效的體現(xiàn)及其調(diào)節(jié)機(jī)制的，已成為現(xiàn)在神經(jīng)生物學(xué)研究的重要手段。生理學(xué)辦法神經(jīng)生物學(xué)研究中的生理學(xué)辦法有行為學(xué)辦法、神經(jīng)遞質(zhì)釋放量的測(cè)定等，其中行為學(xué)辦法最為慣用。行為學(xué)辦法行為學(xué)辦法是建立在條件反射基礎(chǔ)之上。條件反射是出名的俄國(guó)生理學(xué)家巴甫洛夫于20世紀(jì)初提出的。條件反射是動(dòng)物個(gè)體生活過程中適應(yīng)環(huán)境的變化，在非條件反射基礎(chǔ)上逐步形成的。形成條件反射的基本條件就是無關(guān)刺激與非條件刺激在時(shí)間上的結(jié)合，這個(gè)過程稱為強(qiáng)化。要形成條件反射除需要多次強(qiáng)化外，還需要神經(jīng)系統(tǒng)的正?；顒?dòng)。巴甫洛夫及其學(xué)派所研究的條件反射，稱為典型性條件反射。另一種條件反射叫操作性(工具性)條件反射，美國(guó)心理學(xué)家斯金納(B．F．skinner)把一只餓鼠放入實(shí)驗(yàn)箱內(nèi)，當(dāng)它偶然踩在杠桿上時(shí)，即喂食以強(qiáng)化這一動(dòng)作，經(jīng)多次重復(fù)，鼠即會(huì)自動(dòng)踩杠桿而得食。在此基礎(chǔ)上還能夠進(jìn)一步訓(xùn)練動(dòng)物只對(duì)某一種待定信號(hào)，如燈光、鈴聲出現(xiàn)后，做出踩杠桿的動(dòng)作，才給以食物強(qiáng)化，這類必須通過自己某種活動(dòng)(操作)才干得到強(qiáng)化所形成的條件反射，稱為操作性條件反射或工具性條件反射。操作性條件反射和典型性條件反射的基本原理是相似的，它們都以強(qiáng)化和神經(jīng)系統(tǒng)的正?；顒?dòng)為基本條件，但它們之間也有不同之處。在形成操作性條件反射過程中，動(dòng)物能夠自由地活動(dòng)，它通過主動(dòng)操作來達(dá)成一定的目的；但在形成典型性條件反射時(shí)，動(dòng)物往往被束縛著，是被動(dòng)地接受刺激。另外，在操作性條件反射中強(qiáng)化只同反映(操作)有關(guān)，并出現(xiàn)在反映之后；而在典型性條件反射中，強(qiáng)化是同刺激有關(guān)，并且出現(xiàn)在反映之前。電生理學(xué)的辦法電生理學(xué)的辦法涉及胞外統(tǒng)計(jì)、胞內(nèi)統(tǒng)計(jì)、腦內(nèi)電刺激、電壓鉗、膜片鉗、腦電圖等技術(shù)。電生理學(xué)發(fā)源于1791年。電流計(jì)的發(fā)明和應(yīng)用于電生理學(xué)，初步滿足了統(tǒng)計(jì)生物電活動(dòng)的變化量小而變化速度快的特點(diǎn)。19Erlanger和Gasser用了電子管放大器和陰極射線示線器，才徹底滿足了統(tǒng)計(jì)生物電活動(dòng)的基本特點(diǎn)。從此神經(jīng)生理學(xué)得以迅猛發(fā)展。20世紀(jì)40年代以來，英國(guó)劍橋大學(xué)Hodgkin學(xué)派運(yùn)用微電極技術(shù)，并且選用了抱負(fù)的實(shí)驗(yàn)標(biāo)本槍烏賊的巨軸突，在修正了Bernstein膜學(xué)說的基礎(chǔ)上，建立了動(dòng)作電位的鈉學(xué)說，闡明了神經(jīng)沖動(dòng)的傳導(dǎo)理論。約在同一時(shí)期，F(xiàn)orbes和Renshaw等運(yùn)用微電極開始了研究中樞神經(jīng)系統(tǒng)神經(jīng)元活動(dòng)的工作。Hodgkin等人為精確測(cè)量神經(jīng)活動(dòng)中的離子運(yùn)動(dòng)，發(fā)展了電壓鉗實(shí)驗(yàn)技術(shù)。電壓鉗把單一的跨膜離子流從眾多的離子流中分離出來，通過離子流的測(cè)定來分析離子通道開放及關(guān)閉的動(dòng)力學(xué)變化。雙微電極電壓鉗技術(shù)是把兩根尖端不大于0.5μm的玻璃電極插入細(xì)胞內(nèi)分別作為電位統(tǒng)計(jì)電極和電流注入電極。電位統(tǒng)計(jì)電極引出的膜電位經(jīng)電壓鉗儀的前置放大器放大后，輸入至電壓鉗儀的運(yùn)算放大器的負(fù)輸入端，而人為控制的指令電位輸入其整輸入端，兩者的不停進(jìn)行比較，將差值送入驅(qū)動(dòng)放大電路，兩者的任何差別都會(huì)被放大電路放大，并通過電流注入電極將相反方向的電流注入細(xì)胞，是膜電位鉗制在指令電位水平。此時(shí)，注入細(xì)胞的電流值與標(biāo)本興奮時(shí)的跨膜電流值大小相等，方向相反。在此基礎(chǔ)上,Neher又發(fā)展了膜片鉗技術(shù)。它是將尖端直徑僅為1μm的玻璃電極吸附到細(xì)胞膜表面上，對(duì)微電極內(nèi)施加負(fù)壓，微電極與細(xì)胞膜形成10GΩ的高阻封接，可統(tǒng)計(jì)膜上的pA級(jí)的離子通道電流，為從分子水平理解生物膜離子單通道的開、關(guān)動(dòng)力學(xué)，通透性和選擇性提供了直接手段。為此Neher獲得1991年諾貝爾醫(yī)學(xué)或生理學(xué)獎(jiǎng)。在電生理技術(shù)中腦電圖和誘發(fā)電位的描記反映了腦細(xì)胞群體活動(dòng)的總和性電位，在臨床診療方面含有重要價(jià)值。神經(jīng)系統(tǒng)的電生理辦法，對(duì)神經(jīng)科學(xué)的理論發(fā)展起著重要作用。生物化學(xué)的辦法典型的生物化學(xué)辦法涉及離心、電泳、層析、質(zhì)譜等。由于生物化學(xué)辦法與藥理學(xué)、免疫學(xué)等其它學(xué)科相結(jié)合，又發(fā)展了放射免疫(Radioimmunoassay，RIA)、放射受體和免疫印跡等方面。離心法是多個(gè)制備、鑒定辦法的起始環(huán)節(jié)，幾乎沒有一種實(shí)驗(yàn)沒有離心法，也幾乎沒有一種實(shí)驗(yàn)僅用離心法就能完畢。多個(gè)層析法是用來制備、鑒定和分離物質(zhì)的重要手段，普通需將幾個(gè)不同的層析法交替使用，才干達(dá)成預(yù)期的成果。由于HPLC和FPLC的使用，使分離的效率和分辨率大大提高。RIA是用來檢測(cè)生物體內(nèi)低含量物質(zhì)（如神經(jīng)介質(zhì)、激素）的重要手段，也是對(duì)抗體進(jìn)行檢查的重要手段。RIA重要用來分析研究受體的特性，也可用于測(cè)定某一受體的配體的含量及分析比較多個(gè)配體的作用強(qiáng)度。免疫印跡法結(jié)合了電泳及KIA的優(yōu)點(diǎn)，是鑒定蛋白質(zhì)及肽類分子的抱負(fù)辦法。分子生物學(xué)的辦法分子生物學(xué)技術(shù)同神經(jīng)生物學(xué)結(jié)合產(chǎn)生了分子神經(jīng)生物學(xué)，分子生物學(xué)技術(shù)在神經(jīng)生物學(xué)中的應(yīng)用有基因的分子克隆及體現(xiàn)、聚合酶鏈反映（PolymeraseChainReaction，PCR）、遺傳連鎖分析、反向遺傳學(xué)等。PCRPCR是運(yùn)用耐高溫的DNA聚合酶體外快速擴(kuò)增DNA的技術(shù)。通過PCR能夠簡(jiǎn)便、快速地從微量生物材料中獲得大量特定的核酸，并含有很高的敏捷度和特異性，可用于微量核酸樣品的檢測(cè)。PCR技術(shù)原理是將欲擴(kuò)增的DNA做模板，以和模板正鏈和負(fù)鏈互補(bǔ)的兩種寡聚核苷酸做引物，通過模板DNA的變性、模板與引物結(jié)合復(fù)性及在DNA聚合酶作用下發(fā)生引物鏈延伸反映的三步循環(huán)來擴(kuò)增兩引物間的DNA片段。每一循環(huán)的DNA產(chǎn)物經(jīng)變性后又成為下一種循環(huán)的模板DNA。這樣，目的DNA的數(shù)量將以2n指數(shù)形式累積，短時(shí)間內(nèi)的30個(gè)循環(huán)，DNA量就可達(dá)成原來的上百萬倍。神經(jīng)與精神性遺傳疾病的基因定位、分離克隆與突變檢測(cè)基因定位是基于基因的連鎖分析和關(guān)聯(lián)分析。在家系中，位于同一染色體上的兩個(gè)位點(diǎn)（致病基因和遺傳坐標(biāo)）在減數(shù)分裂的過程中會(huì)發(fā)生交換和重組。重組率越高，兩個(gè)位點(diǎn)在一起傳給后裔的機(jī)會(huì)就越少，反之，越高。通過用覆蓋密度適宜的遺傳圖中的遺傳坐標(biāo)在家系中進(jìn)行連鎖分析，以此找到與某以作標(biāo)緊密連鎖的致病基因，從而擬定該基因在染色體上的粗略位置。慣用的遺傳坐標(biāo)有RFLP、小衛(wèi)星坐標(biāo)、微衛(wèi)星坐標(biāo)及單核苷酸多態(tài)坐標(biāo)等。關(guān)聯(lián)分析是在可能的候選致病基因附近選擇遺傳坐標(biāo)等位片段多態(tài)性，在正常人和病人之間進(jìn)行比較，得到某一坐標(biāo)等位片段和引發(fā)疾病基因關(guān)聯(lián)的相對(duì)危險(xiǎn)度?；虻姆蛛x與克隆的基本原理是在克隆有人基因組的YAC（或BAC或cosmid等文庫(kù)中找到對(duì)應(yīng)于基因定位的染色體區(qū)域，通過STS是載有該區(qū)域片段的文庫(kù)按對(duì)的方向排列成重疊群。尋找到存在這些片段上的基因，再用適宜的限制性內(nèi)切酶進(jìn)行切割分離，并克隆到按設(shè)計(jì)規(guī)定的載體上。影像技術(shù)在神經(jīng)生物學(xué)研究中的應(yīng)用計(jì)算機(jī)斷層掃描術(shù)（CT）CT技術(shù)的核心是X光源，X光檢測(cè)器和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。位于頭顱一側(cè)的X光源發(fā)出一束平行的X光束，X光束透過頭顱后由位于頭顱另一側(cè)的X光檢測(cè)器接受。X光源和X光檢測(cè)器可圍繞頭顱作180度旋轉(zhuǎn)，在每個(gè)旋轉(zhuǎn)角度上都能夠得到一組放射密度測(cè)量數(shù)據(jù)。計(jì)算機(jī)把成千上萬的不同位點(diǎn)的放射密度換算成對(duì)應(yīng)的衰減系數(shù)，然后根據(jù)每一種位點(diǎn)的衰減系數(shù)大小用不同的黑白亮度來顯示。CT可清晰地顯示顱骨、腦組織和腦脊液，但不能用于檢測(cè)大腦的功效。編輯本段CT掃描儀的發(fā)展歷程自從X射線發(fā)現(xiàn)后，醫(yī)學(xué)上就開始用它來探測(cè)人體疾病。但是，由于人體內(nèi)有些器官對(duì)X線的吸取差別極小，因此X射線對(duì)那些前后重疊的組織的病變就難以發(fā)現(xiàn)。于是，美國(guó)與英國(guó)的科學(xué)家開始了尋找一種新的東西來彌補(bǔ)用X線技術(shù)檢查人體病變的局限性。1963年，美國(guó)物理學(xué)家科馬克發(fā)現(xiàn)人體不同的組織對(duì)X線的透過率有所不同，在研究中還得出了某些有關(guān)的計(jì)算公式，這些公式為后來CT的應(yīng)用奠定了理論基礎(chǔ)。1967年，英國(guó)電子工程師亨斯費(fèi)爾德在并不懂得科馬克研究成果的狀況下，也開始了研制一種新技術(shù)的工作。他首先研究了模式的識(shí)別，然后制作了一臺(tái)能加強(qiáng)X射線放射源的簡(jiǎn)樸的掃描裝置，即后來的CT，用于對(duì)人的頭部進(jìn)行實(shí)驗(yàn)性掃描測(cè)量。后來，他又用這種裝置去測(cè)量全身，獲得了同樣的效果。1971年9月，亨斯費(fèi)爾德又與一位神經(jīng)放射學(xué)家合作，在倫敦郊外一家醫(yī)院安裝了他設(shè)計(jì)制造的這種裝置，開始了頭部檢查。10月4日，醫(yī)院用它檢查了第一種病人?；颊咴谕耆K醒的狀況下朝天仰臥，X線管裝在患者的上方，繞檢查部位轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)在患者下方裝一計(jì)數(shù)器，使人體各部位對(duì)X線吸取的多少反映在計(jì)數(shù)器上，再通過電子計(jì)算機(jī)的解決，使人體各部位的圖像從熒屏上顯示出來。這次實(shí)驗(yàn)非常成功。1972年4月，亨斯費(fèi)爾德在英國(guó)放射年會(huì)上初次公布了這一成果，正式宣布了CT的誕生。這一消息引發(fā)科技界的極大震動(dòng)，CT的研制成功被譽(yù)為自倫琴發(fā)現(xiàn)X射線后來，放射診療學(xué)上最重要的成就。因此，亨斯費(fèi)爾德和科馬克共同獲取1979年諾貝爾生理學(xué)和醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。而今，CT已廣泛運(yùn)用于醫(yī)療診療上。編輯本段CT掃描儀的工作程序CT的工作程序是這樣的：它根據(jù)人體不同組織對(duì)X線的吸取與透過率的不同，應(yīng)用敏捷度極高的儀器對(duì)人體進(jìn)行測(cè)量，然后將測(cè)量所獲取的數(shù)據(jù)輸入電子計(jì)算機(jī)，電子計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行解決后，就可攝下人體被檢查部位的斷面或立體的圖像，發(fā)現(xiàn)體內(nèi)任何部位的細(xì)小病變。正電子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層掃描（PositronEmissionTomography，ＰＥＴ）正電子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層掃描（PositronEmissionTomography，ＰＥＴ）是核醫(yī)學(xué)發(fā)展的一項(xiàng)新技術(shù)，代表了當(dāng)代最先進(jìn)的無創(chuàng)傷性高品質(zhì)影像診療的新技術(shù)，是高水平核醫(yī)學(xué)診療的標(biāo)志，也是當(dāng)代醫(yī)學(xué)必不可少的高技術(shù)。ＰＥＴ的獨(dú)特作用是以代謝顯像和定量分析為基礎(chǔ)，應(yīng)用構(gòu)成人體重要元素的短命核素如11Ｃ、13Ｎ、15Ｏ、18Ｆ等正電子核素為示蹤劑，不僅可快速獲得多層面斷層影象、三維定量成果以及三維全身掃描，并且還能夠從分子水平動(dòng)態(tài)觀察到代謝物或藥品在人體內(nèi)的生理生化變化，用以研究人體生理、生化、化學(xué)遞質(zhì)、受體乃至基因變化。ＰＥＴ能夠說是同位素發(fā)射計(jì)算機(jī)輔助斷層（ＥＣＴ）的一種。正電子發(fā)射是放射性元素衰變的方式之一。這類核素在自發(fā)地從不穩(wěn)定狀態(tài)向基態(tài)衰變過程中，從核內(nèi)釋放出與普通電子同樣但電荷相反的粒子，即正電子。正電子是一種反物質(zhì)，從核內(nèi)放出后很快于環(huán)境中自由電子碰撞湮滅，轉(zhuǎn)化為一對(duì)方向相反、能量為511kev的γ光子。如果在這對(duì)光子飛行方向上對(duì)置一對(duì)探測(cè)器，便能夠幾乎在同時(shí)接受到這兩個(gè)光子，并可推定光子發(fā)源（即正電子發(fā)射）點(diǎn)在兩控頭間連線上。通過圍繞360°排列的多組配對(duì)探頭，經(jīng)探頭對(duì)間符合線路檢查鑒定每只探頭信號(hào)時(shí)間耦合性，排除其它來源射線的干擾，得到探頭對(duì)連線上的一維信息，再用濾波反投射方式，將信號(hào)按探頭對(duì)的空間位置向中心點(diǎn)反投射，便可形成與探頭組連線軸平行的斷層面正電子發(fā)射示蹤劑分布圖像。這種探測(cè)方式一次只反映一種層面的信息，與CT探測(cè)方式很靠近，實(shí)用中慣用多層排列的探頭對(duì)，配合層間符合線路，以利探測(cè)并重建更多層面的圖像。在臨床中，當(dāng)由正電子放射性核素所標(biāo)記的示蹤劑（顯像劑）注入血流后，達(dá)成全身，聚集在特定的器官或某一部位，通過對(duì)應(yīng)的探頭，采用符合線路技術(shù)，探測(cè)器從360°方向檢測(cè)不同部位的光子，統(tǒng)計(jì)釋放出光子的時(shí)間、位置數(shù)量及方向。顯像裝置繞人體旋轉(zhuǎn)，多角度采集，信息經(jīng)計(jì)算機(jī)貯存，再通過影像重建原理獲得人體各部位橫斷、冠狀斷面和矢狀斷面影像。ＰＥＴ顯像儀的構(gòu)造與Ｘ線、ＣＴ或ＳＰＥＣＴ基本相似，由探頭、數(shù)據(jù)解決系統(tǒng)、圖像顯示及檢查床構(gòu)成。大多數(shù)PET使用放射性2-18氟-2-D-脫氧葡萄糖（ＦＤＧ）作為示蹤劑，這種類型的葡萄糖與普通葡萄糖化學(xué)性質(zhì)相似，可在人體中產(chǎn)生有標(biāo)記的代謝物，并且在人體中存留時(shí)間較長(zhǎng)，便于測(cè)量。正常腦組織、心肌組織、腎臟及膀胱組織由于高糖代謝的需要因而對(duì)ＦＤＧ攝取較多。其它某些組織如肝臟、肌肉和腸壁由于其糖代謝水平低，則對(duì)ＦＤＧ的攝取量較少，顯示出的ＦＤＧ活性水平也較低。其它用于PET研究的示蹤劑如[15O]H2O可用來測(cè)量局部腦組織、心臟或腎臟的血流量，18F-DOPA、18F-UDR可用于評(píng)價(jià)受體的部位、密度及活動(dòng)水平等。FDGPET中病人所接受的放射線劑量與CT基本相似。正常范疇PETPET特別合用于在沒有形態(tài)學(xué)變化之前，早期診療疾病，發(fā)現(xiàn)亞臨床病變以及評(píng)價(jià)治療效果?，F(xiàn)在，PET在腫瘤、冠心病和腦部疾病這三大類疾病的診療中特別顯示出重要的價(jià)值。檢查介紹PET中文譯名為“派特”，是一種非創(chuàng)傷性的用于探測(cè)體內(nèi)放射性核分布的影像技術(shù)。其全稱中的“正電子”臨床意義傳統(tǒng)的醫(yī)學(xué)影像技術(shù)顯示的是疾病引發(fā)的解剖和構(gòu)造變化，而PET顯示的則是人體的功效變化。換言之，如果人體的解剖構(gòu)造沒有發(fā)生變化，傳統(tǒng)的影像技術(shù)對(duì)于疾病的診療是無能為力的。事實(shí)上，疾病的發(fā)生都隨著著生化過程的功效變化，這些變化往往要早于解剖構(gòu)造的變化；尚有某些疾病如早老性癡呆、帕金森氏病等本身就沒有明顯的構(gòu)造變化，傳統(tǒng)的醫(yī)學(xué)影像就無法顯示這些功效方面的變化了。PET能得天獨(dú)厚地顯示功效性的變化，因而對(duì)疾病的更早期發(fā)現(xiàn)、診療含有優(yōu)勢(shì)；另外，PET還能進(jìn)行三維立體動(dòng)態(tài)及全身顯像，可發(fā)現(xiàn)其它檢查所不能發(fā)現(xiàn)的問題，避免了“—葉障目，不見泰山”，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)影像的局限性?；驹鞵ET是運(yùn)用發(fā)射正電子的同位素作為標(biāo)記物，將其引入腦內(nèi)某一局部地區(qū)參加已知的生化代謝過程，運(yùn)用當(dāng)代化計(jì)算機(jī)斷層掃描技術(shù)將標(biāo)記物所參加的特定代謝過程的代謝率以立體成像的形式體現(xiàn)出來，可測(cè)定到組織對(duì)葡萄糖的運(yùn)用和腦的局部血流量（敏捷度高達(dá)皮摩爾）。磁共振成像（Magneticrexonanceimaging,MRI）磁共振成像從原理的發(fā)現(xiàn)到現(xiàn)在臨床多個(gè)先進(jìn)成像技術(shù)的應(yīng)用，是基于科學(xué)家們對(duì)原子構(gòu)造的不停認(rèn)識(shí)。1924年P(guān)auli發(fā)現(xiàn)電子除對(duì)原子核繞行外，還可高速自旋，有角動(dòng)量和磁矩。1946年美國(guó)哈佛大學(xué)的Percell及斯坦福大學(xué)的Bloch分別獨(dú)立地發(fā)現(xiàn)磁共振現(xiàn)象并接受到核子自旋的電信號(hào)，同時(shí)將該原理最早用于生物實(shí)驗(yàn)，在物理學(xué)、化學(xué)方面作出了較大的奉獻(xiàn)。1952年榮獲諾貝爾物理獎(jiǎng)。磁共振成像的構(gòu)想出自Damadian。1971年發(fā)現(xiàn)了組織的良、惡性細(xì)胞的MR信號(hào)有所不同。1972年P(guān).C.Lauterbur用共軛攝影法產(chǎn)生一幅試管的MR圖象。1974年作出第一幅動(dòng)物的肝臟圖象。核子的自旋和磁矩的存在，使其能夠在強(qiáng)大的磁場(chǎng)中旋進(jìn)。Radi測(cè)出不同核子的角動(dòng)量和磁矩。不同核子在同一磁場(chǎng)中其磁矩和角動(dòng)量各不相似。同一核子在不同場(chǎng)強(qiáng)的磁場(chǎng)中，其振蕩頻率也不相似。磁共振是共振現(xiàn)象的一種，是指原子核在進(jìn)動(dòng)中吸取外界能量產(chǎn)生的一種能量躍遷現(xiàn)象。這種躍遷只能出現(xiàn)在相鄰兩個(gè)能量級(jí)之間。所謂外界能量是指一種激勵(lì)電磁場(chǎng)（射頻磁場(chǎng)），它的磁矢量在某一種平面上旋轉(zhuǎn)，因此，除其旋轉(zhuǎn)頻率正好與原子核回轉(zhuǎn)頻率相似外，其自旋方向必須和核磁矩相似，原子核才會(huì)吸取到能量，這是磁共振現(xiàn)象的必要條件。磁共振成像技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)生了許多成像技術(shù)辦法，但總的設(shè)計(jì)思想是如何用磁場(chǎng)值來標(biāo)記受檢體中共振核子的空間位置。發(fā)生共振的頻率與它所在的位置的磁場(chǎng)強(qiáng)度成正比。如果能使空間各點(diǎn)的磁場(chǎng)值互不相似，各處的共振頻率也就不同，把共振吸取強(qiáng)度的頻率分布顯示出來，實(shí)際就是共振核子的分布，即核磁共振自旋密度圖象。但不可能使同一時(shí)刻的三維空間中各點(diǎn)含有不同的磁場(chǎng)值，因此需設(shè)計(jì)突出各特定點(diǎn)信息的方案。要達(dá)成此目的，首先可對(duì)觀察的對(duì)象進(jìn)行空間編碼，把研究對(duì)象簡(jiǎn)化為由nx，ny，nz個(gè)小體積（體素）的構(gòu)成，然后采用依次測(cè)量每個(gè)體素或由體素排列的線或面的信息量，再根據(jù)個(gè)體素的編碼與空間位置的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系實(shí)現(xiàn)圖象重建。由于成像的敏捷度、分辨率、成像時(shí)間和信噪比（S/N）等規(guī)定不同，產(chǎn)生了多個(gè)成像辦法，歸納起來可分為兩大類：一是投影重建法；二是非投影重建法，涉及線掃描成像法和直接傅立葉變換（fouriertransform）成像法。StepofstereotaxicsurgeryThestereotaxicinstrumentisfixed.Toachievetheflatskullposition,theincisorbarwasadjustedaboveinterauralzero.（accordingtotheinstructionofbrainmaps）.Micewereanesthetizedwithsodiumpentobarbital(40mg/kgbodyweight,i.p.)forstereotaxicsurgery.Comparedtoarat,theskullofamouseispaperthin.Theairwaysrunthroughthecenterlinedirectlybetweenthetwoears.Thus,itisveryeasytostrangleamousewithevenlightlyappliedearbars.Ifearbarsareusedonamouse,thesurgeonmustbeverywatchfultoseethattheyareinfirmlyenoughtoholdtheheadstable,andthattheanimalcontinuestobeabletobreaththroughtheentireprocedure.Toavoidthis,mostresearchersworkingonmiceuseanoseonlyholder,andnotearbars.This,however,introducesseriousinstability,particularlyifthesurgeryisbacktowardthebrainstem,astheleveragetomoveincreasesthefurtherbacktheworkisbeingdone.Instabilitymeansreducedaccuracy,andmoreanimalsneeded.AnalternativeistheCunninghamheadholderformice(orneonatalrats,whereasimilarsituationapplies)thatemployslight,smallplasticearbarsthatallowthesurgeontofeelthepressureofapplicationbetterthanwiththeheavystainlesssteelearbarscommonlyused.Theseallowearbarstobeusedsuccessfullyonadultmice.Stainless-steelguidecannulasareimplantedintonucleusaccordingtobrainmaps.Guidecannulaswerefixedtotheskul